民國110年 地方五等 電子工程 電子學大意考古題與答案

第1題

圖示為理想運算放大器之電路，R1 = R2= R3 = R4 = 1 kΩ、RL = 2 kΩ，試求輸出電壓vO 為若干V？ A. -2 B. -1 C. 0 D. 1

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• 答案：A. -2

第2題

下列元件特性何者會受到通道長度調變效應（Channel Length Modulation Effect）的影響？ A. 雙極性接面電晶體（BJT）的輸出阻抗 B. 雙極性接面電晶體（BJT）的輸入阻抗 C. 金氧半場效電晶體（MOSFET）的輸出阻抗 D. 金氧半場效電晶體（MOSFET）的輸入阻抗

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• 答案：C. 金氧半場效電晶體（MOSFET）的輸出阻抗

解析：通道長度調變（channel length modulation）使 MOSFET 在飽和區的有效通道長度隨 VDS 增加而縮短，汲極電流因而略為上升，等效輸出電阻 ro = 1/(λID)（或約 VA/ID），故直接影響 MOSFET 的輸出阻抗。BJT 的輸出阻抗主要受爾利效應（Early effect）影響，與通道長度調變無關；兩者的輸入阻抗也不受此效應影響。答案為 C。

第3題

若雙極性接面電晶體（BJT）在主動區（Active Region）的電流放大率β= 100，當此電晶體工作在飽和區（Saturation Region）時，下列何者為其可能的電流放大率？ A. 50 B. 100 C. 101 D. 150

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• 答案：A. 50

解析：主動區的 β＝IC/IB＝100 是正常放大時的比值；進入飽和區後，基極-集極接面也變成順偏，集極無法有效收集射極注入的載子，同樣的 IC 需要更大的 IB 才能維持，因此 IC/IB 明顯小於 100。四個選項中只有 50 小於 100，符合飽和區電流增益下降的特性；100 為主動區值，101、150 更大，不可能出現。

第4題

下圖是一矽場效電晶體（Si FET）元件的剖面結構，各層使用不同材料，圖中僅標示某假想製程厚度，此電晶體的臨界電壓（threshold voltage）的絕對值為|Vth| = 0.5 V。VD1 = 2 V，VD2 = -2 V，VD = 2 V，VE = -2 V。試由此結構剖面判斷此電晶體的汲極（Drain）是那一個接點？ A. VD1 接點 B. VD2 接點 C. VD 接點 D. VE 接點

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• 答案：A. VD1 接點

第5題

有一以矽材料所製的互補式金氧半場效電晶體（Si-CMOSFET）電路及輸入電壓vI 的波形如下所示，VDD= 5 V，假設兩個電晶體QP、QN 的特性參數一致，即通道導通臨界電壓（threshold voltage）的絕對值均為|Vth| = 0.5 V，相同的轉導值（transconductance）與幾何參數，亦即noxpoxnpWWCCLL。試研判電晶體QP在時間t1 最可能的工作模式？ A. 飽和模式（Saturation mode） B. 線性模式（Linear mode） C. 次臨界模式（Subthreshold mode） D. 截止模式（Cut-off mode）RLvOR2R1R3R4－1 V+1 V層層層層層層層~2 Vt2t1~4 V

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• 答案：A. 飽和模式（Saturation mode）

第6題

設計數位電路時，若採用NPN 或PNP 雙極性接面電晶體（BJT），一般情形會使用到BJT 的那一種偏壓模式？ A. 飽和模式（Saturation mode） B. 線性模式（Linear mode） C. 順向主動模式（Forward active mode） D. 逆向主動模式（Reverse active mode）

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• 答案：A. 飽和模式（Saturation mode）

解析：數位電路中的 BJT 主要作為開關使用，工作於截止（OFF）與飽和（ON）兩種狀態。當電晶體導通時，基極電流被刻意設計得足夠大，使電晶體進入飽和模式（Saturation mode），此時 VCE 約為 0.2 V，集極與射極近似短路，輸出為明確的低電位，確保邏輯 0 的雜訊邊際。順向主動模式（C）與線性模式（B）是類比放大電路的工作區，用於小訊號線性放大；逆向主動模式（D）因增益低且少用，一般不採用。故數位電路一般使用飽和模式，答案為 A。

第7題

有一矽雙極性接面電晶體（Si-BJT）電路及輸入接腳VI1、VI2 的電壓波形如下所示，VCC = 5 V，R1 = R2 = 1 kΩ，R3 = R4 = 100 Ω，CL= 5 μF，電晶體電流增益βQ1 =βQ2 = 100。試研判電晶體Q2 的集極電流（collector current）比較高的時間點。 A. 0 與t1 B. 0 與T C. t1 與t2 D. T 與t2

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• 答案：C. t1 與t2

解析：此電路中 Q1、Q2 之基極分別由 VI1、VI2 經 R1、R2 驅動，屬於兩電晶體交互作用之結構；Q2 是否導通取決於 VI2 是否高於其基射極導通電壓（約 0.7 V）。當 VI2 處於高電位、即 t1 至 t2 期間，Q2 基極電流充足（β=100，R2=1 kΩ 限制基極電流），電晶體進入飽和或主動區，集極電流最大；其餘時段 VI2 為低電位，Q2 截止，集極電流近乎零。故選 C。

第8題

欲使下圖的二極體元件順向導通，下列何種方法正確？ A. A 腳應施加比B 腳更高電壓，使電子由A 腳流向B 腳 B. A 腳應施加比B 腳更低電壓，使電子由A 腳流向B 腳 C. A 腳應施加比B 腳更高電壓，使電流由A 腳流向B 腳 D. A 腳應施加比B 腳更低電壓，使電流由A 腳流向B 腳

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• 答案：C. A 腳應施加比B 腳更高電壓，使電流由A 腳流向B 腳

第9題

如圖中NPN 雙極性電晶體，β=100。假設電晶體基射極的順偏電壓為0.7 V，飽和時的集射極電壓為0.3 V。問此電路集射極電壓與下列何值最為接近？ A. 0.3 V B. 0.7 V C. 0.9 V D. 3.0 V3 V1 kΩ10 kΩQ1~4 V~2 V~2 V~4 V

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• 答案：C. 0.9 V

第10題

如圖所示為一CMOS 反相器在輸入端與輸出端之間接上1 MΩ 之電阻作為放大器之用。若兩個電晶體QN 與QP 特性相同；其小訊號轉導gm = 1 mA/V，ro = 20 kΩ，則小訊號輸入電阻約為多少？ A. 20 kΩ B. 24 kΩ C. 48 kΩ D. 1 MΩ

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• 答案：C. 48 kΩ

第11題

一個NPN 雙極性電晶體，其作用區之β=50，若操作在順向飽和區（forward saturation region），下列何者正確？ A. 集極電流與基極電流的比值為50 B. 集極對射極的電壓應為正值 C. 電流的方向為由射極流入集極 D. 基極對集極的電壓應為反偏

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• 答案：B. 集極對射極的電壓應為正值

解析：NPN 電晶體進入順向飽和區時，射極-基極與集極-基極兩個接面都處於順偏，集極對射極電壓 VCE 雖僅約 0.1～0.3 V，但仍為正值，故 B 正確。飽和時基極被過度驅動，IC/IB 小於 β（β = 50 只適用於作用區），A 錯誤；NPN 的傳統電流方向是由集極流向射極，C 錯誤；集基接面在飽和時為順偏而非反偏，D 錯誤。

第12題

如圖為雙極性差動式放大器，已知電晶體Q1 和Q2 的基極電阻rπ、射極電阻re、轉導gm、共基極電流增益α 和共射極電流增益β 均相同，試求輸入阻抗Rid = ？ A. re B. 2re C. rπ D. 2rπ

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• 答案：D. 2rπ

第13題

如圖所示，兩個由二極體-電容器所構成之倍壓電路（變壓器及二極體均視為理想），變壓器均輸入相同的弦波信號，電容器C1~C4 所跨電壓VC1~VC4 間之關聯性在下列選項中何者正確？ A. VC1=VC2 B. VC4=2VC3 C. VC2=VC4 D. VC1=VC4VDDQPvoQNviC = ∞1 MΩC = ∞vc1vc2vidRid

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• 答案：D. VC1=VC4VDDQPvoQNviC = ∞1 MΩC = ∞vc1vc2vidRid

第14題

如圖所示為理想箝位器，其輸入電壓vi(t)為介於-VA 伏特與VB 伏特的矩形週期波。若電容器跨壓為9伏特且輸出信號vo（t）的最大值為12 伏特，求VA+VB 之值？ A. -3 V B. 3 V C. 6 V D. 9 V

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• 答案：D. 9 V

第15題

將弦波信號輸入由二極體-電阻構成之半波整流電路（二極體視為理想）後，得到輸出信號vo(t)的峰值電壓Vo(p) = 12 volt，有關該vo(t)的有效值電壓Vo(rms) = A 伏特、平均值電壓Vo(dc) = B 伏特，及漣波電壓峰對峰值Vr(p-p) = C 伏特，漣波因素= r %等之敘述，下列何者均正確？ A. A=8.48，B=3.82 B. B=3.82，C=12 C. C=12，r=50 D. r=50，A=6

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• 答案：B. B=3.82，C=12

解析：半波整流且二極體理想、峰值 Vo(p) = 12 V 時：有效值 Vo(rms) = Vm/2 = 6 V；平均值 Vo(dc) = Vm/π = 12/3.1416 ≒ 3.82 V；無濾波電容時輸出波形即為半波，漣波峰對峰值等於峰值 12 V；漣波因數 r = √[(Vrms/Vdc)²-1] ≒ 1.21，即 121%。故 B = 3.82、C = 12 兩項均正確，選 B；A 的 8.48 V 是 12/√2，屬全波或純正弦的有效值，並不正確。

第16題

如圖所示之電路，假如二極體之壓降為0.7 V，求二極體之逆向峰值電壓（PIV）為何？ A. 10 V B. 12.74 V C. 13.44 V D. 14.14 V

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• 答案：C. 13.44 V

第17題

如圖所示之電路，假設二極體之壓降為0.7 V，求其輸出電壓vout之漣波電壓（ripple voltage）值為何？ A. 11.47 V B. 5.83 V C. 3.57 V D. 0.68 V

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• 答案：D. 0.68 V

第18題

當輸入電壓VIN = -3.5 V，求此電路的輸出電壓VOUT 為何？假設二極體的開啟電壓（turn-on voltage）為0.8 V。 A. -4.2 V B. -5 V C. -2 V D. -1.2 Vrmsoutoutrms

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• 答案：D. -1.2 Vrmsoutoutrms

第19題

下列敘述對於如圖所示二極體的整流電路何者正確？ A. VOUT 的漣波（ripple）大小反比於CL B. VOUT 的漣波（ripple）大小正比於RL C. VOUT 的漣波（ripple）大小正比於VIN 的頻率 D. VOUT 的漣波（ripple）大小反比於二極體的開啟電壓（turn-on voltage）

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• 答案：A. VOUT 的漣波（ripple）大小反比於CL

第20題

如圖所示之箝位電路，已知電壓VE 為11V，電阻R = 1kΩ、RL = 1kΩ，並假設理想稽納二極體的崩潰導通電壓VZ = 7V，則流過電阻RL之電流為何？ A. 0 mA B. 2.75 mA C. 5.5 mA D. 11 mA

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• 答案：C. 5.5 mA

第21題

如圖所示之理想二極體電路，若RL = 1 kΩ，V1 = 2 V、V2 = -2 V、V3 = 4 V，則流經電阻的電流為何？ A. 1 mA B. 2 mA C. 3 mA D. 4 mA

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• 答案：D. 4 mA

第22題

下圖電路中輸入信號為弦波，vi (t) = 5 sin 10t 伏特，二極體D1 與D2 之導通電壓均為0.7 伏特，導通電阻均為0 Ω。電壓vo(t)最大值為多少伏特？ A. 5 B. 2.7 C. 2.3 D. 0IL

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• 答案：B. 2.7

第23題

如圖所示之放大器電路，假設此電路之直流偏壓電流為1 mA，電晶體M1 與M2 之參數如下：μn1Cox=μn2Cox= 200 μA/V2 ，VTH1 = VTH2 = 0.4V 且 λ1 =λ2 = 0.1 V-1；求此放大器電路之小信號輸出電阻Rout 之值為何？ A. 619 Ω B. 719 Ω C. 819 Ω D. 919 Ω

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• 答案：A. 619 Ω

第24題

如圖所示之回授偏壓共源極放大器之增益（vo/vi）為何？假設汲極電流ID= 1 mA，MOSFET 的VTH＝0.5 V。 A. -3 B. -4 C. -5 D. -6

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• 答案：B. -4

第25題

於BJT 的小訊號模型中，下列敘述何者錯誤？ A. 轉導(gm)與集極電流成正比 B. 輸出電阻(ro)與集極電流成正比 C. 輸入電阻(rπ)與電流增益(β)成正比 D. 輸入電阻(rπ)與基極電流成反比

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• 答案：B. 輸出電阻(ro)與集極電流成正比

解析：BJT 小訊號參數中，gm = IC/VT，與集極電流成正比，A 正確；ro = VA/IC（VA 為爾利電壓），與 IC 成反比，故 B 所稱「成正比」錯誤；rπ = β/gm = βVT/IC，與 β 成正比，C 正確；又 rπ = VT/IB，與基極電流成反比，D 正確。本題要選錯誤者，答案為 B。

第26題

如圖所示為一共源極放大器及其偏壓電路，電晶體操作在飽和區，其汲極電流ID 為何？ A. 15 mA B. 25 mA C. 35 mA D. 45 mA

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• 答案：B. 25 mA

第27題

下列BJT 放大器的組態中，何者有較大的輸出阻抗？ A. 共射極（common-emitter）組態 B. 共基極（common-base）組態 C. 共集極（common-collector）組態 D. 疊接（cascode）組態outvin

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• 答案：D. 疊接（cascode）組態outvin

解析：疊接（cascode）組態是把共射極（CE）與共基極（CB）串接，由 CB 級遮蔽 CE 級的輸出，使從輸出端看入的電阻提高到約 gm·ro·ro 的量級，遠大於單級放大器。相較之下，CE 的輸出阻抗約為 ro；CB 的輸出阻抗也約為 ro；CC（射極隨耦器）輸出阻抗最低，約 1/gm。因此輸出阻抗最大者為疊接組態，選 D。

第28題

對於一共源極放大器的特性，下列敘述何者錯誤？ A. 電壓增益正比於負載電阻 B. 電壓增益正比於轉導 C. 輸出與輸入訊號同相 D. 輸入阻抗可極大

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• 答案：C. 輸出與輸入訊號同相

解析：共源極（CS）放大器以閘極輸入、汲極輸出，其小訊號增益 Av = -gm(RD∥ro)，大小與負載電阻 RD、轉導 gm 成正比，因此 A、B 敘述正確。由於 CS 屬反相放大器，輸出與輸入相差 180 度，並非同相，故 C 錯誤。MOSFET 閘極幾乎不吸取電流，輸入阻抗可達極大（MΩ 以上），D 亦正確。本題要選錯誤者，答案為 C。

第29題

若雙極性電晶體（BJT）的ICBO 值為10 nA，而其ICEO 為1 μA，試求此電晶體的β 值約為： A. 0.01 B. 10 C. 100 D. 150

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• 答案：C. 100

解析：ICBO 是射極開路時集極-基極的漏電流，ICEO 則是基極開路時集極-射極的漏電流，兩者關係為 ICEO＝(1＋β)ICBO，即 ICBO 被電晶體放大。代入 1 μA＝(1＋β)×10 nA，得 1＋β＝100，故 β≈99，最接近 100。此題關鍵在記住 (1＋β) 這個放大倍數，而非直接用 1 μA/10 nA 當成 β。

第30題

如圖所示之電晶體偏壓電路，是屬於何種組態電路？ A. 共源極 B. 共射極 C. 共基極 D. 共集極

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• 答案：D. 共集極

第31題

如圖所示之電晶體放大電路，基-射極接面於導通時所跨電壓視為定值（0.6 V），求輸出電壓VO 約為多少？ A. 1.2 V B. 4.8 V C. 6 V D. 7.2 V

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• 答案：C. 6 V

第32題

相較於共射極（CE）放大器，下列有關共集極（CC）放大器的敘述，何者正確？ A. 電壓增益較大 B. 頻率響應較差 C. 輸出阻抗較小 D. 較常應用於差動放大器

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• 答案：C. 輸出阻抗較小

解析：共集極（射極隨耦器）的電壓增益約為 1、略小於 1，不具電壓放大作用，故 A 錯；其輸出阻抗約為 (rπ＋Rs)/(β＋1) 再並聯 re，數值很小，故 C 正確；因無米勒效應、輸入阻抗高，頻率響應通常優於共射極，B 錯；差動放大器的增益級一般採共射極組態，D 錯。

第33題

下列那一種β 與A 的關聯性條件滿足巴克豪森準則（Barkhauson criterion）？其中β 為回授網路因子，而A 為基本放大器之電壓增益。 A. 相位180 度的β=0.2 及相位180 度的A=0.2 B. 相位0 度的β=-0.2 及相位0 度的A=5 C. 相位180 度的β=0.1 及相位-180 度的A=0.1 D. 相位0 度的β=-0.1 及相位180 度的A=10

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• 答案：D. 相位0 度的β=-0.1 及相位180 度的A=10

解析：巴克豪森準則要求迴路增益 Aβ 的大小等於 1，且總相移為 0 度（或 360 度）。D 中 A＝10∠180 度、β＝-0.1＝0.1∠180 度，相乘得 1∠360 度＝1∠0 度，同時滿足大小與相位條件。A 的大小僅 0.04；B 的 Aβ＝5×(-0.2)＝-1，相位為 180 度；C 的大小僅 0.01，三者皆無法起振。

第34題

圖示運算放大器組成的電路，vO 為輸出波形，本電路為： A. 反相放大器 B. 同相放大器 C. 調諧放大器 D. 雙穩態電路vOR2R1vI

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• 答案：D. 雙穩態電路vOR2R1vI

第35題

有關圖示電路之敘述，下列何者正確？ A. 調諧放大電路 B. 低通電路 C. 緩衝器電路 D. 無穩態電路

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• 答案：D. 無穩態電路

第36題

圖示電路，當電路正常工作時，電壓va 的波形為何？ A. 弦波 B. 方波 C. 三角波 D. 階梯波

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• 答案：B. 方波

第37題

關於串級放大器的頻率響應，下列何者錯誤？ A. 射極電阻的旁路電容（bypass capacitor）會使放大器增益值在高頻下降 B. 電晶體基射極接面電容對放大器的低頻響應沒有影響 C. 放大器增益值在高頻3 dB 頻率下，會有約30%的下降 D. 放大器輸入與輸出信號在低頻3 dB 頻率下，會有約45 度的相位差

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• 答案：A. 射極電阻的旁路電容（bypass capacitor）會使放大器增益值在高頻下降

解析：射極旁路電容的效應發生在低頻：低頻時容抗大，射極電阻未被短路，增益較低；頻率升高後電容近似短路，增益才升到最大值，所以「使增益在高頻下降」的說法錯誤。B 正確，基射極接面電容是高頻寄生電容，不影響低頻；C 正確，-3 dB 時增益為 0.707 倍，約下降 29.3%；D 正確，單一極點在 corner 頻率造成約 45 度相移。

第38題

關於串級放大器的頻率響應，下列何者錯誤？ A. RC 耦合的方式使各級放大器的偏壓互不影響 B. RC 耦合主要是靠電容來阻隔直流的電流 C. RC 耦合的電容也會限制高頻的截止頻率 D. RC 耦合的電容越大其所對應的低頻極點頻率（pole frequency）越低

參考解答

• 答案：C. RC 耦合的電容也會限制高頻的截止頻率

解析：RC 耦合電容與旁路電容都屬於低頻元件：它阻隔直流，使各級偏壓互不影響（A、B 正確），並與電路電阻形成低頻極點 fL＝1/(2πRC)，電容越大極點頻率越低（D 正確）。限制高頻截止頻率的則是電晶體內部 Cπ、Cμ、米勒電容及負載電容，耦合電容在高頻幾乎短路，不會限制高頻響應，故 C 錯誤。

第39題

如圖所示為一用理想的OP AMP 組成之相移振盪器（phase-shift oscillator）。設R = 10 kΩ，C=16 nF，K =20，求振盪頻率（選最接近之值）？ A. 573 Hz B. 994 Hz C. 3610 Hz D. 6250 Hz

參考解答

• 答案：A. 573 Hz

第40題

已知一運算放大器（OPA）的直流增益為100 dB 及其-3 dB 的頻寬fβ，試問在頻率f = fβ 時，該OPA的相位角為多少度？ A. +90 度 B. -90 度 C. +45 度 D. -45 度KRRRRCCC－＋vovbvaR2R1RRR2R1vO

參考解答

• 答案：D. -45 度KRRRRCCC－＋vovbvaR2R1RRR2R1vO

解析：單一主極點 OPA 的轉移函數可寫成 A(f)＝A0/(1＋jf/fβ)，其中 fβ 為 -3 dB 頻率。當 f＝fβ 時，分母為 1＋j，相位角為 -arctan(1)＝-45 度，大小降為低頻值的 1/√2，即衰減 3 dB。直流增益 100 dB 只決定低頻增益大小，不影響極點相位。相位要到 f≫fβ 才趨近 -90 度，故 f＝fβ 時為 -45 度。